Zn2+和巴西木素在淀粉樣蛋白聚集過程中的作用.pdf

1、阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease, AD）和Ⅱ型糖尿?。╰ype2 diabetes mellitus, T2DM）是兩種常見的蛋白構(gòu)象病。研究表明，β-淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein, Aβ）和人胰島淀粉樣多肽（human islet amyloid polypeptide, hIAPP）的錯(cuò)誤折疊和聚集是引起 AD和 T2DM的主要原因。現(xiàn)有的淀粉樣蛋白聚集抑制劑往往因?yàn)楣δ軉我欢鴮?dǎo)致效果不佳，充分

2、了解淀粉樣蛋白在體內(nèi)的聚集機(jī)理有利于多功能抑制劑的開發(fā)。體外研究發(fā)現(xiàn)Zn2+對(duì)淀粉樣蛋白聚集具有顯著影響。但實(shí)際在大腦內(nèi) Zn2+是通過神經(jīng)傳遞瞬間釋放的Zn2+“脈沖”與淀粉樣蛋白相互作用的。Zn2+“脈沖”停留時(shí)間很短，傳統(tǒng)分析方法無法模擬這一時(shí)間范圍，因此很難了解淀粉樣蛋白與Zn2+在極短時(shí)間內(nèi)的相互作用及其作用機(jī)理。同時(shí)目前對(duì)一些小分子抑制劑如何影響Zn2+介導(dǎo)的淀粉樣蛋白聚集過程的研究也很貧乏。
　　針對(duì)上述問題，本研究

3、首先利用死時(shí)間為1 ms的停流光譜裝置，對(duì)Zn2+與Aβ在極短時(shí)間內(nèi)的相互作用特點(diǎn)和機(jī)理進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn) Zn2+能在1 ms內(nèi)與Aβ42結(jié)合，造成Tyr10周圍構(gòu)象變化，使Aβ42疏水性增強(qiáng)，從而加大了分子間的疏水相互作用，加快和加劇了Aβ42的聚集。當(dāng)Zn2+濃度達(dá)到100μmol/L時(shí)，快速階段的速率常數(shù)能夠達(dá)到?jīng)]有Zn2+存在下的200倍。另外，Zn2+對(duì)Aβ42快速聚集的促進(jìn)作用還與pH有關(guān)。有Zn2+存在時(shí)，Aβ42快速聚集

4、的pH范圍可加寬到5.2-7.8（沒有Zn2+存在時(shí)的pH范圍在5.2-6.2）。這意味著在Zn2+的作用下， Aβ42的快速聚集可發(fā)生在較寬pH范圍的環(huán)境下。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，本研究又考察了巴西木素抑制Zn2+介導(dǎo)的Aβ42聚集的作用。發(fā)現(xiàn)巴西木素可以螯合Zn2+（KD=46±6.8μmol/L），并能與Zn2+競爭結(jié)合Aβ42，從而有效抑制Zn2+介導(dǎo)的Aβ42快速聚集，并降低其細(xì)胞毒性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，巴西木素還能抑制hI

5、APP的二級(jí)結(jié)構(gòu)由α-螺旋向β-折疊轉(zhuǎn)變，從而有效抑制hIAPP聚集。另外，巴西木素還具有解聚hIAPP已經(jīng)形成的纖維，并降低hIAPP聚集所引起的的細(xì)胞毒性的作用。
　　最后，本研究還考察了巴西木素和Zn2+對(duì)Aβ40和hIAPP成核作用的影響，發(fā)現(xiàn) Zn2+雖然抑制了 Aβ40的自身成核和交叉成核，卻促進(jìn)了 hIAPP的成核作用。而巴西木素則對(duì)Aβ40的成核作用具有良好的抑制效果。
　　本研究完善了關(guān)于Zn2+影響淀粉樣